基于线性模型的分级B帧比特分配改进算法

彭 婷，杨楷芳，公衍超

(西北工业大学 电子信息学院，陕西 西安710129)

1 分级B帧结构

在当前社会，人们对各种视频应用的需求越来越高，诸如3D视频、高清视频的视频流信息越来越大。同时由于网络传输环境异构、时变且带宽有限，给视频信息的传输带来了巨大挑战。码率控制技术是保证视频信息有效传输的一项关键技术，其目的是在满足带宽限制的前提下尽量提高解码端视频的质量。

由于高效的编码性能，目前分级B帧结构得到越来越广泛的应用。分级B帧结构如图1所示。图像组(Group of Picture，GOP)大小为8，共有4个时间层。

图1 分级B帧编码结构

黑色表示时间0级，为关键帧，帧类型I帧或P帧。其他时间层帧都为B帧，箭头表示预测方向。因为低时间层帧要直接或间接被高时间层帧作为参考，所以分级B帧结构中不同时间层(Temporal Layer，TL)的帧具有不同的重要性，TL越小的帧其重要性越大。

目前有很多典型的码率控制算法，例如面向MPEG-2的TM5［1］、面 向MPEG-4的VM8［2］和 面 向H.263的TMN8［3］，其原理都是通过预测不同层次的目标比特数和调用某种率失真模型来计算量化参数(Quantization Parameter，QP)，实现码率控制。到了21世纪，H.264［4］的码率控制成为了国内外学者的研究热点。H.264的码率控制采用JVT-H017［5］提案所提算法，采用二阶R-QP模型来计算码率控制基本单元(Basic Unit，BU)的QP，用此QP编码当前BU实现码率控制。

但上述码率控制算法只针对P帧用复杂的模型分配目标比特，对于B帧只根据一些简单信息判断其QP在前一编码P帧QP基础上增减幅度的方式进行粗糙的码率控制。对于有B帧结构这些算法的码率控制性能很差。……